《數(shù)字電子技術(shù)》復(fù)習(xí)知識點

數(shù)字電子技術(shù)重要知識點匯總一、主要知識點總結(jié)和要求1數(shù)制、編碼其及轉(zhuǎn)換：要求：能熟練在10進(jìn)制、2進(jìn)制、8進(jìn)制、16進(jìn)制、8421BCD、格雷碼之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。舉例1：（37.25）10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD解：（37.25）10= ( 100101.01 )2= ( 25.4 )16= ( 00110111.00100101 )8421BCD2邏輯門電路：(1)基本概念1）數(shù)字電路中晶體管作為開關(guān)使用時，是指它的工作狀態(tài)處于飽和狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)。2）TTL門電路典型高電平為3.6 V，典型低電平為0.3 V。3）OC門和OD門具有線與功能。4）三態(tài)門電路的特點、邏輯功能和應(yīng)用。高阻態(tài)、高電平、低電平。5）門電路參數(shù)：噪聲容限VNH或VNL、扇出系數(shù)No、平均傳輸時間tpd。要求：掌握八種邏輯門電路的邏輯功能；掌握OC門和OD門，三態(tài)門電路的邏輯功能；能根據(jù)輸入信號畫出各種邏輯門電路的輸出波形。舉例2：畫出下列電路的輸出波形。解：由邏輯圖寫出表達(dá)式為：，則輸出Y見上。3基本邏輯運(yùn)算的特點：與 運(yùn) 算：見零為零，全1為1；或 運(yùn) 算：見1為1，全零為零；與非運(yùn)算：見零為1，全1為零；或非運(yùn)算：見1為零，全零為1；異或運(yùn)算：相異為1，相同為零；同或運(yùn)算：相同為1，相異為零；非 運(yùn) 算：零 變 1， 1 變 零；要求：熟練應(yīng)用上述邏輯運(yùn)算。4. 數(shù)字電路邏輯功能的幾種表示方法及相互轉(zhuǎn)換。真值表（組合邏輯電路）或狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表（時序邏輯電路）：是由變量的所有可能取值組合及其對應(yīng)的函數(shù)值所構(gòu)成的表格。邏輯表達(dá)式：是由邏輯變量和與、或、非3種運(yùn)算符連接起來所構(gòu)成的式子?？ㄖZ圖：是由表示變量的所有可能取值組合的小方格所構(gòu)成的圖形。邏輯圖：是由表示邏輯運(yùn)算的邏輯符號所構(gòu)成的圖形。波形圖或時序圖：是由輸入變量的所有可能取值組合的高、低電平及其對應(yīng)的輸出函數(shù)值的高、低電平所構(gòu)成的圖形。狀態(tài)圖（只有時序電路才有）：描述時序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系及轉(zhuǎn)換條件的圖形稱為狀態(tài)圖。要求：掌握這五種（對組合邏輯電路）或六種（對時序邏輯電路）方法之間的相互轉(zhuǎn)換。5邏輯代數(shù)運(yùn)算的基本規(guī)則 反演規(guī)則：對于任何一個邏輯表達(dá)式Y(jié)，如果將表達(dá)式中的所有“”換成“”，“”換成“”，“0”換成“1”，“1”換成“0”，原變量換成反變量，反變量換成原變量，那么所得到的表達(dá)式就是函數(shù)Y的反函數(shù)Y（或稱補(bǔ)函數(shù)）。這個規(guī)則稱為反演規(guī)則。對偶規(guī)則：對于任何一個邏輯表達(dá)式Y(jié)，如果將表達(dá)式中的所有“”換成“”，“”換成“”，“0”換成“1”，“1”換成“0”，而變量保持不變，則可得到的一個新的函數(shù)表達(dá)式Y(jié)，Y稱為函Y的對偶函數(shù)。這個規(guī)則稱為對偶規(guī)則。要求：熟練應(yīng)用反演規(guī)則和對偶規(guī)則求邏輯函數(shù)的反函數(shù)和對偶函數(shù)。舉例3：求下列邏輯函數(shù)的反函數(shù)和對偶函數(shù)解：反函數(shù)： ；對偶函數(shù)：6邏輯函數(shù)化簡要求：熟練掌握邏輯函數(shù)的兩種化簡方法。公式法化簡：邏輯函數(shù)的公式化簡法就是運(yùn)用邏輯代數(shù)的基本公式、定理和規(guī)則來化簡邏輯函數(shù)。舉例4：用公式化簡邏輯函數(shù)：解：圖形化簡：邏輯函數(shù)的圖形化簡法是將邏輯函數(shù)用卡諾圖來表示，利用卡諾圖來化簡邏輯函數(shù)。（主要適合于3個或4個變量的化簡）舉例5：用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)： 解：畫出卡諾圖為則7觸發(fā)器及其特性方程1）觸發(fā)器的的概念和特點：觸發(fā)器是構(gòu)成時序邏輯電路的基本邏輯單元。其具有如下特點：它有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)：0狀態(tài)和1狀態(tài)；在不同的輸入情況下，它可以被置成0狀態(tài)或1狀態(tài)，即兩個穩(wěn)態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換；當(dāng)輸入信號消失后，所置成的狀態(tài)能夠保持不變。具有記憶功能2）不同邏輯功能的觸發(fā)器的特性方程為：RS觸發(fā)器：，約束條件為：RS0，具有置0、置1、保持功能。JK觸發(fā)器：，具有置0、置1、保持、翻轉(zhuǎn)功能。D觸發(fā)器： ，具有置0、置1功能。T觸發(fā)器： ，具有保持、翻轉(zhuǎn)功能。T觸發(fā)器： (計數(shù)工作狀態(tài))，具有翻轉(zhuǎn)功能。要求：能根據(jù)觸發(fā)器（重點是JK-FF和D-FF）的特性方程熟練地畫出輸出波形。舉例6：已知J，K-FF電路和其輸入波形，試畫出8脈沖產(chǎn)生和整形電路1)施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。要求：會根據(jù)輸入波形畫輸出波形。特點：具有滯回特性，有兩個穩(wěn)態(tài)，輸出僅由輸入決定，即在輸入信號達(dá)到對應(yīng)門限電壓時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，沒有記憶功能。2)多諧振蕩器是一種不需要輸入信號控制，就能自動產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩電路。特點：沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，且兩個暫穩(wěn)態(tài)能自動轉(zhuǎn)換。3)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入負(fù)脈沖作用下，產(chǎn)生定時、延時脈沖信號，或?qū)斎氩ㄐ握巍Ｌ攸c：電路有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。在外來觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)是一個不能長久保持的狀態(tài)，經(jīng)過一段時間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。要求：熟練掌握555定時器構(gòu)成的上述電路，并會求有關(guān)參數(shù)（脈寬、周期、頻率）和畫輸出波形。舉例7：已知施密特電路具有逆時針的滯回特性，試畫出輸出波形。解：9A/D和D/A轉(zhuǎn)換器1）A/D和D/A轉(zhuǎn)換器概念：模數(shù)轉(zhuǎn)換器：能將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC。由采樣、保持、量化、編碼四部分構(gòu)成。數(shù)模轉(zhuǎn)換器：能將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC。由基準(zhǔn)電壓、變換網(wǎng)絡(luò)、電子開關(guān)、反向求和構(gòu)成。ADC和DAC是溝通模擬電路和數(shù)字電路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口。2）D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率分辨率用輸入二進(jìn)制數(shù)的有效位數(shù)表示。在分辨率為n位的D/A轉(zhuǎn)換器中，輸出電壓能區(qū)分2n個不同的輸入二進(jìn)制代碼狀態(tài)，能給出2n個不同等級的輸出模擬電壓。分辨率也可以用D/A轉(zhuǎn)換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓的比值來表示。舉例8：10位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為：3）A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率用輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示，位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。舉例9：輸入模擬電壓的變化范圍為05V，輸出8位二進(jìn)制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為5V2820mV；而輸出12位二進(jìn)制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為5V2121.22mV。10常用組合和時序邏輯部件的作用和特點組合邏輯部件：編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、半加器、全加器。時序邏輯部件：計數(shù)器、寄存器。要求：掌握編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、半加器、全加器、計數(shù)器、寄存器的定義，功能和特點。舉例10：能對兩個1位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行相加而求得和及進(jìn)位的邏輯電路稱為半加器。二、典型題型總結(jié)及要求（一）分析題型1組合邏輯電路分析：分析思路：由邏輯圖寫出輸出邏輯表達(dá)式； 將邏輯表達(dá)式化簡為最簡與或表達(dá)式；由最簡與或表達(dá)式列出真值表；分析真值表，說明電路邏輯功能。要求：熟練掌握由門電路和組合邏輯器件74LS138、74LS153、74LS151構(gòu)成的各種組合邏輯電路的分析。舉例11：分析如圖邏輯電路的邏輯功能。解：由邏輯圖寫出輸出邏輯表達(dá)式將邏輯表達(dá)式化簡為最簡與或表達(dá)式由最簡與或表達(dá)式列出真值表分析真值表，說明電路邏輯功能當(dāng)輸入A、B、C中有2個或3個為1時，輸出Y為1，否則輸出Y為0。所以這個電路實際上是一種3人表決用的組合邏輯電路：只要有2票或3票同意，表決就通過。2時序邏輯電路分析：分析思路： 由電路圖寫出時鐘方程、驅(qū)動方程和輸出方程； 將驅(qū)動方程代入觸發(fā)器的特征方程，確定電路狀態(tài)方程；分析計算狀態(tài)方程，列出電路狀態(tài)表；由電路狀態(tài)表畫出狀態(tài)圖或時序圖；分析狀態(tài)圖或時序圖，說明電路邏輯功能。要求：熟練掌握同步時序電路，比如同步加法計數(shù)器、減法計數(shù)器、環(huán)形計數(shù)器、扭環(huán)形計數(shù)器的分析。舉例12：如圖所示時序邏輯電路，試分析它的邏輯功能，驗證是否能自啟動，并畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖。解：時鐘方程為：CP0=CP1=CP激勵方程為： 將激勵方程代入J-K-FF的特性方程可得狀態(tài)方程為由狀態(tài)方程做出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表為：0 0010 1101 0001 100則狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖為： 可見電路具有自啟動特性，這是一個三進(jìn)制計數(shù)器。 （二）設(shè)計題型1組合邏輯電路設(shè)計：設(shè)計思路： 由電路功能描述列出真值表； 由真值表寫出邏輯表達(dá)式或卡若圖；將表達(dá)式化簡為最簡與或表達(dá)式；實現(xiàn)邏輯變換，畫出邏輯電路圖。要求：熟練掌握用常用門電路和組合邏輯器件74LS138、74LS153、74LS151設(shè)計實現(xiàn)各種組合邏輯電路。舉例13：某汽車駕駛員培訓(xùn)班進(jìn)行結(jié)業(yè)考試，有三名評判員，其中A為主評判員，B和C為副評判員，在評判時按照服從多數(shù)原則通過，但主評判員認(rèn)為合格也通過，試用與非門實現(xiàn)該邏輯電路。（或用74138、74151、74153實現(xiàn)）解：由題意可作出真值表為：用卡諾圖化簡為A B CY0 0 000 0 100 1 000 1 111 0 011 0 111 1 011 1 11則輸出邏輯表達(dá)式為 用與非門實現(xiàn)邏輯電路圖為：2時序邏輯電路設(shè)計：設(shè)計思路：由設(shè)計要求畫出原始狀態(tài)圖或時序圖；簡化狀態(tài)圖，并分配狀態(tài)；選擇觸發(fā)器類型，求時鐘方程、輸出方程、驅(qū)動方程；畫出邏輯電路圖；檢查電路能否自啟動。要求：熟練掌握同步時序電路，比如同步加法計數(shù)器、減法計數(shù)器的設(shè)計實現(xiàn)。舉例14：設(shè)計一個按自然態(tài)序變化的7進(jìn)制同步加法計數(shù)器，計數(shù)規(guī)則為逢七進(jìn)1，產(chǎn)生一個進(jìn)位輸出。解：建立原始狀態(tài)圖：簡化狀態(tài)圖，并分配狀態(tài)：已經(jīng)是最簡，已是二進(jìn)制狀態(tài)；選擇觸發(fā)器類型，求時鐘方程、輸出方程、驅(qū)動方程：因需用3位二進(jìn)制代碼，選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。由于要求采用同步方案，故時鐘方程為：輸出方程：狀態(tài)方程：畫出電路圖檢查電路能否自啟動：將無效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計算：可見111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動。3集成計數(shù)器和寄存器的應(yīng)用：構(gòu)成N進(jìn)制計數(shù)器，構(gòu)成環(huán)形計數(shù)器和扭環(huán)形計數(shù)器。要求：熟練掌握74LS160、74LS161、74LS162、74LS163四種集成計數(shù)器應(yīng)用，比如分析或設(shè)計N進(jìn)制計數(shù)器；熟練掌握74LS194應(yīng)用，比如分析或設(shè)計環(huán)形計數(shù)器和扭環(huán)形計數(shù)器。1.用同步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成N進(jìn)置計數(shù)器（1）寫出狀態(tài)SN-1的二進(jìn)制代碼。（2）求歸零邏輯，即求同步清零端或置數(shù)控制端信號的邏輯表達(dá)式。（3）畫連線圖。2.用異步清零端或置數(shù)端歸零構(gòu)成N進(jìn)置計數(shù)器（1）寫出狀態(tài)SN的二進(jìn)制代碼。（2）求歸零邏輯，即求異步清零端或置數(shù)控制端信號的邏輯表達(dá)式。（3）畫連線圖。舉例15：用74LS161來構(gòu)成一個十二進(jìn)制計數(shù)器。解：(1)用異步清零端歸零：SNS121100則電路為：注：這里D0D3可隨意處理。(2)用同步置數(shù)端歸零：SNS111011則電路為：注：這里D0D3必須都接0。舉例16：用74LS160來構(gòu)成一個48進(jìn)制同步加法計數(shù)器。解：因74LS160為同步十進(jìn)制計數(shù)器，要構(gòu)成48進(jìn)制同步加法計數(shù)器須用二片74LS160來實現(xiàn)，現(xiàn)采用異步清零實現(xiàn)： S48=01001000，取高位片的QC和低位片的QD作歸零反饋信號。即清零端歸零信號為：，則電路連線圖為：（三）計算和畫圖題型：要求：會分析電路工作原理，說明電路功能；會根據(jù)題意計算電路參數(shù)，或正確畫出電路波形。舉例17：如圖電路，完成下列問題：1)說明這是什么電路？2)求電路的輸出信號頻率f3)畫出VC及VO的波形。解：1) 這是一個由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。2) 其振蕩周期為則其頻率為 3)VC及VO的波形的波形為：三、基本概念練習(xí)一、判斷題1CMOS門電路為雙極型電路，而TTL門電路則為單極型電路。（ ）2.能夠?qū)崿F(xiàn)“線與”功能的門電路是OC門或OD門。（ ）3施密特觸發(fā)器的特點是只有一個穩(wěn)態(tài)，需在外加信號作用下才能由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。（ ）4在時鐘脈沖的控制下，根據(jù)輸入信號T不同情況，凡是具有保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，稱為T觸發(fā)器。（ ）5.某電路任意時刻的輸出不僅取決于當(dāng)時的輸入信號，而且與電路的原狀態(tài)有關(guān)，該電路為時序邏輯電路。( )6.若集成555定時器的第4腳接低電平時，不管輸入信號為任意值，定時器始終輸出高電平。( )二、填空題：1（44375）10= 2 = 8 = 16 = 8421BCD。2Y=AB（C+D），它的反函數(shù)= ；對偶函數(shù)= 。3或非邏輯運(yùn)算特點是 ，異或邏輯運(yùn)算特點為 。4.n-2 n線譯碼器的輸入代碼為 個，輸出代碼為 個。5.就單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器而言，若要實現(xiàn)延時、定時的功能，應(yīng)選用 ；若要實現(xiàn)波形變換、整形的功能，應(yīng)選用 。6.一位二進(jìn)制計數(shù)器可實現(xiàn) 分頻；n位二進(jìn)制計數(shù)器，最后一個觸發(fā)器輸出的脈沖頻率是輸入頻率的 倍。三、選擇題1.八位二進(jìn)制數(shù)所能表示的最大十進(jìn)制數(shù)為( )。(a) 255 (b) 88 (c) 99 (d) 128 2.下圖中能實現(xiàn)邏輯運(yùn)算的電路是( )。3.8421BCD十進(jìn)制譯碼器，數(shù)字輸入信號端和數(shù)字輸出信號端分別有（ ）個。(a)4和16 (b) 3和8 (c) 3和10 (d) 4和10 4四個觸發(fā)器構(gòu)成十進(jìn)制加法計數(shù)器，若觸發(fā)器輸出從低位至高位分別為Q0、Q1、Q2、Q3，則輸出進(jìn)位信號C為( )(a) Q3Q1 (b) Q3Q2Q1Q0 (c) Q2Q1Q0 (d) Q3Q05能將輸入三角波信號轉(zhuǎn)換成矩形脈沖信號輸出的電路是( )。 (a) 多諧振蕩器 (b) AD轉(zhuǎn)換器(c) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (d) 施密特觸發(fā)器 6.若A/D轉(zhuǎn)換器輸入模擬電壓的變化范圍為05V，則輸出10位二進(jìn)制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為( ) (a)1.5mV (b)2.4mV (c)4.9mV (d)6.5mV